亚洲音乐盛典2017:电车的原理

电气系统驱动电车的电能来自直流牵引变电所，经过沿街道上空架设的接触网和装在电车顶部的受流器（集电杆或受电弓）进入车体。电流经过空气断路器等电源开关和电压调节装置，驱动电车的牵引电动机，然后返回牵引变电所。其中有轨电车和一般电力机车相同，电流经过钢质的轮对和路轨，返回牵引变电所；对于无轨电车，电流则经过另一根集电杆和接触网的负线返回牵引变电所。
　　电子变速器（简称电变），这种变速器是有“电流增压作用”，它使用“FET管”来增大电流，提高车速。
　　这种变速装置最大优点就是：增大电流，输出电流线性好。
　　常用牵引电动机的功率为60～120kW。调压装置用于限制电动机的起动电流，并对电动机进行调速。长期来使用的调压装置是可变电阻。这种调压装置结构简单，但电阻的能耗大，70年代起，已逐步为新兴的电力半导体组成的斩波器调压装置所取代。电车用的直流斩波器由逆阻型的快速晶闸管构成，还可用新型的逆导晶闸管、可关断晶闸管或大功率三极管构成。
　　斩波器中的主晶闸管串入牵引电动机电路中,并以适当的频率(一般不超过220Hz)接通或切断电路。根据晶闸管导通与关断的时间比例不同，牵引电动机端电压的平均值也发生变化，从而达到调速的目的。用逆导型晶闸管斩波器的电车电路原理如图所示，当主逆导管N1导通时,电机M的端电压为接触网电压。当N1关断时，端电压为零，电机电流经二极管续流。
　　若N1导通与关断时间相等，电机端电压平均值为电网电压的一半。为了关断N1,设有辅助逆导管N2和换流元件C0、L0。若N2导通，已由电网充电的C0经N1、N2、L0、振荡放电，并反向充电。当反充电流与电机负载电流相等时，N1关断。为了不使斩波电路产生的谐波电流进入电网，并防止斩波电路与电网引起共振，设有滤波元件L和C。
　　电车的主要优点是节省燃料、不污染城市空气；与公共汽车相比，运行成本低、使用寿命长，并具有较高的起动加速度和上坡能力，必要时还可实现把车辆的位能和动能转化为电能。电车的接触网和变电所的初投资大，在安全条件允许下，适当增加接触网电压，可以加大变电所之间的距离，减少供电设备的初投资。

无轨电车的牵引力是由直流电动牵引机将取自架空线网的电能转化为机械能来提供的。电动机输出电磁扭矩，通过绝缘联轴器(连接主、从动轴同时传递扭矩的零件)经传动机构(无轨电车的传动机构效率为0.85)作用在驱动轮上。
由于无轨电车电动机的输出扭矩未经过变速器而直接经过传动轴到主减速器，所以相同近似条件下，无轨电车起步时要比汽车快。